Cours de Géochronologie : Datation des Roches et Événements Géologiques

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La géochronologie
La géochronologie introduit la notion de temps. C’est la branche de la géologie cherchant à dater les
évènements successifs qui ont affecté le globe terrestre et à déterminer l’âge des roches.
I. LE PRINCIPE D’UNIFORMITARISME*
La première formulation par Lyell date de 1830 mais un russe en avait eu l’intuition dés 1757 :
“ Les agents géologiques qui agissent actuellement […] sont les seules
forces qui modifient la face de la Terre ”
Comme les courants marins, le climat, les volcans, la tectonique, l’érosion*. Ainsi, les causes géologiques
actuelles sont identiques aux anciennes causes :
“ Les causes invoquées aujourd’hui pour les phénomènes géologiques
sont les mêmes que les causes invoquées anciennement ”
Pruvost, 1956
C’est un principe qui est globalement vrai. Par exemple, le magnétisme de la Terre rentre en ligne de compte pour
la datation au 14C, or ce magnétisme a varié au cours des temps. Cet outil n’est donc pas fiable à 100%.
II. LA GEOCHRONOLOGIE RELATIVE
1. L’échelle stratigraphique
Elle est basée sur des événements géologiques comme l’apparition de nouvelles espèces ou même leur
disparition. C’est un outil de datation relative.
NB : l’ère quaternaire n’existe pas, c’est une période.

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Tertiaire ou Quaternaire
Cénozoïque Néogène
(« vie évoluée ») Paléogène
Secondaire ou Crétacé
Mésozoïque Jurassique
(« vie moyenne ») Trias
Permien
Carbonifère (« qui porte le charbon »)
Primaire ou Dévonien
Paléozoïque Silurien
(« vie ancienne ») Ordovicien
Cambrien (faune de Burgess)
Précambrien (faune d’Ediacara)
Protérozoïque Période que l’on croyait azoïque (« sans vie »)
puis Période agnostozoïque
4,5 milliards d’années
2. Fondement de cette échelle
Cette échelle repose tout d’abord sur :
- les principes stratigraphiques
- des coupures
a. Les principes
* Le principe d’identité paléontologique
Des terrains possédant les mêmes fossiles* sont de même âge quelle que soit la nature des terrains.
Cependant, il existe des limites de validité :
Il existe des fossiles de faciès*, c’est à dire liés à des conditions
écologiques particulières. Il faudra donc retrouver des conditions
identiques.
Il existe des provinces faunistiques, ainsi les ostracodes du nord sont
différents de ceux du sud, il faut donc être vigilant. Les marsupiaux, par
exemple, vivent exclusivement en Australie alors que son climat n’est
pas unique. Attention aux migrations de faunes mais c’est un cas très rare.

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* Le principe de superposition stratigraphique
Le terrain le plus au-dessous est le terrain le plus ancien. Mais il existe encore une fois une limite de
validité :
Il faudra des terrains non déformés. Pour rechercher une présence de quelconque déformation,
on recherche des critères de polarité :
- Polarité paléontologique : liée aux conditions de vie d’un animal
fossilisé (le crinoïde est un animal fixé dont on sait très bien où est le
haut).
- Polarité sédimentologique : granoclassement* vertical.
- Polarité géotropique : on peut distinguer un brachiopode retourné
car la cristallisation à l’intérieur de son
organisme est toujours orientée vers le haut ; c’est le remplissage
géopète*.
* Le principe de continuité stratigraphique
Une couche est de même âge partout où elle peut être observée et ceci peu importe les natures et
épaisseurs différentes de la couche. Ainsi, grâce à certaines caractéristiques minéralogiques particulières, on peut
retrouver la même couche dans le Boulonnais et dans les Ardennes. Cependant, nous pouvons avoir des
compositions différentes pour une même couche. Attention également aux lacunes, il peut parfois manquer une
couche :
Lacune
Il existe également le passage latéral de faciès*.
b. Les coupures
On utilise plusieurs coupures qui sont des événements paléontologiques. On utilise la notion d’apparition
et de disparition des espèces, ainsi, la plus grande crise se situe au Primaire (99% des êtres vivants ont disparu).
Donc, les grandes divisions et subdivisions sont le résultat de grandes crises.
* Coupure stratigraphique
Le cycle sédimentaire (transgression et régression de la mer par glaciation par exemple) délimite bien des
couches sédimentaires. Le Secondaire a ainsi trois périodes : Trias, Jurassique et Crétacé.
* Coupure tectonique
Il y a eu plusieurs plissements* (rencontres de plaques continentales) qui délimitent des périodes :
1. Le plissement Icartien qui affecte la partie inférieure du Protérozoïque.
2. Une période dans le Précambrien avec le plissement Cadomien (Ex : en Normandie ou en
Bretagne).

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3. Une dans la partie inférieure du Primaire (le Silurien) avec une orogenèse (ou orogénie) : le
plissement Calédonien (Ex : dans les Ardennes).
4. Dans la partie supérieure du Primaire : Le plissement Hercynien qui se déroule en plusieurs
phases.
5. Le plissement Alpin dans le Tertiaire qui n’en est qu’à ses balbutiements.
Un plissement s’étale sur 100 à 200 millions d’années.
L’échelle est donc divisée en :
• Ères : Primaire, Secondaire
• Époques (ou systèmes) : Permien, Dévonien
• Étages :
Strunien
Dévonien supérieur Famennien
Frasnien
Givétien
Dévonien Dévonien moyen Eiffelien
Coblentzien
Emsien
Dévonien inférieur Praguien
Lochkovien
Ils tirent leur nom de localités géographiques où ils ont été découverts et définis.
On parle de stratotype* : référence internationale, ainsi ce que l’on peut voir en Chine est comparable à ce
que l’on voit à Etrœungt (d’où le nom de Strunien). Le stratotype est plus une référence historique puisque son
nom est donné selon le premier endroit où telle caractéristique géographique a pu être observée, il est donc
complété par le parastratotype qui est une référence plus représentative.
Il y a plusieurs types d’unités de temps :
(1) Les unités définies sur le terrain
Ce sont les unités litostratigraphiques définies à l’aide de faciès : observation des différentes couches à
l’affleurement par exemple. Le banc est la plus petite unité définie.
- regroupement de bancs = membre
- ensemble de membres = formation
- ensemble de formations = groupe
Pour qu’une formation soit cartographiable, elle doit au moins faire 250m d’épaisseur.
(2) Les unités qui correspondent à des intervalles de temps
Ce sont les unités biostratigraphiques définies par la présence de fossiles. On parle alors de biozone* : tranche de
temps caractérisée par un fossile marqueur (faible durée de vie mais grande extension géographique).

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Il existe des correspondances entre ces différentes unités :
* Les unités chronostratigraphiques
C’est un ensemble de couches qui se déposent pendant une unité de temps.
La plus petite unité est la chronozone, l’ensemble de chronozones est l’étage, l’ensemble d’étages est le système.
Nous avons finalement l’erathème.
* Les unités géochronologiques
Ce sont des unités de temps représentant une durée :
Ère
erathème
Période
système
Âge
étage
Chron
chronozone
Il faut définir les références de chaque étage. Par exemple, dans le Dévonien, on a des étages, dont le Givétien
(dont la référence a été prise dans la région de Givet).
Il faut définir les limites, inférieures et supérieures, de l’étage ou stratotype c’est à dire les caractéristiques par les
fossiles. Quand tel ou tel animal apparaît ou disparaît, il existe alors une limite.
3. La magnétostratigraphie
Dans cette chronologie relative, on peut apporter un certain nombre de précisions autres que celles déjà
vues, et en particulier par la magnétostratigraphie.
Rappelons-nous que le champ magnétique a toujours eu la même direction mais pas le même sens d’où les
différentes orientations de la magnétite.
Ex : dans un étage, le Givétien, on peut avoir des calcaires avec des trilobites. On peut étudier l’orientation des
cristaux dans une biozone, ce qui définit des périodes inverses ou normales. On peut réaliser des divisions de
biozones par magnétostratigraphie.
L’autre intérêt se situe dans les corrélations ; pour corréler des séries continentales avec des séries marines.
III. LA GEOCHRONOLOGIE ABSOLUE
On peut utiliser l’échelle avec des âges absolus. C’est une datation qui permet d’attribuer un âge chiffré.
1. Dénombrement de couches
• La dendrochronologie* est la datation par le dénombrement de couches de croissance des arbres. On peut
remonter à plus de 20 000 ou 30 000 ans. Elle est utilisée pour le Quaternaire. On peut y détecter la pollution
et également retrouver des insectes prisonniers.
• Les varves* sont des dépôts doubles sédimentaires dus à un dépôt saisonnier, c’est assez fréquent en domaine
lacustre : en hiver, on a une couche sombre et en été une couche plus claire. On remonte à 10 000 ans.
• On peut également observer les lignes de croissance des invertébrés comme chez le zaphrentis.